黃億格，王劉銘

1.南昌市氣象局，江西南昌 330008；2.江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330000

暴雨是中國(guó)南方夏季主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，強(qiáng)降水天氣往往容易引發(fā)山洪、泥石流、山體滑坡、城鄉(xiāng)內(nèi)澇等次生災(zāi)害，對(duì)人與城市以及經(jīng)濟(jì)損失巨大，諸多學(xué)者也對(duì)長(zhǎng)江中下游一帶夏季暴雨進(jìn)行了較多的研究[1-4]。有學(xué)者的研究表明，華南暖區(qū)暴雨的環(huán)流系統(tǒng)主要分為切變線型、低渦型和南風(fēng)風(fēng)速輻合型三大類型，高原槽對(duì)暖區(qū)暴雨影響明顯，其次為南支槽；較好的水汽、動(dòng)力和熱力條件均為暴雨發(fā)生的關(guān)鍵條件。陳美好、闕志萍等人[5-6]對(duì)江西多個(gè)暴雨過程的天氣診斷分析表明，高能量區(qū)與中低層濕區(qū)和急流配合有利于產(chǎn)生對(duì)流性暴雨。

2016年6月22—23日南昌市出現(xiàn)了全市范圍的暴雨、大暴雨天氣，造成了嚴(yán)重的積水、內(nèi)澇。針對(duì)此次特大暴雨過程，在結(jié)合中尺度環(huán)流背景和基本物理量特征分析的基礎(chǔ)上，嘗試建立南昌本地暴雨預(yù)報(bào)模型，有利于積累南昌地區(qū)暴雨預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，提高暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和增強(qiáng)服務(wù)效果。

1 暴雨天氣實(shí)況回顧

6月22日08:00—23日08:00，南昌市出現(xiàn)部分暴雨、局部大暴雨天氣。全市平均累計(jì)降水52.1 mm，有19站大于100 mm、46站大于50 mm、73站大于25 mm，以新建區(qū)西山鎮(zhèn)言家村174.5 mm為最大、南昌縣武陽鎮(zhèn)大儀農(nóng)莊173.0 mm次之。出現(xiàn)小時(shí)雨強(qiáng)大于25 mm的有58站次，大于50 mm為15站次，其中以南昌縣幽蘭江陂87.1 mm/h為最大。降水較強(qiáng)地區(qū)主要集中在南昌中南部。

對(duì)降水時(shí)間分析后發(fā)現(xiàn)，此次過程小時(shí)最大雨強(qiáng)在22日10:00～12:00有一較小波峰，在22日20:00—23日00:00有一較大波峰，并在22日20:00～21:00出現(xiàn)全天小時(shí)雨強(qiáng)最大值。同時(shí)，小時(shí)雨強(qiáng)大于25 mm及50 mm也較為明顯地集中于22日20:00—23日00:00，與降水強(qiáng)度最大時(shí)段基本重合。因此，判斷此次過程的短時(shí)強(qiáng)降水主要發(fā)生在22日20:00—23日00:00。

2 形勢(shì)場(chǎng)及物理量條件分析

2.1 環(huán)流形勢(shì)及地面形勢(shì)分析

2.1.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)分析22日08:00～20:00，500 hPa江西地區(qū)主要受高空槽東移影響。22日08:00，槽區(qū)主要位于河南東部、湖北東部、江西西部至湖南南部一帶，槽底較深，溫度槽位置與高度槽相近，有利于槽區(qū)位置及強(qiáng)度穩(wěn)定維持，贛東北地區(qū)存在風(fēng)速輻散，江西地區(qū)以西南氣流為主；20:00槽體略微東移至江蘇北部、安徽東南部、江西南部至廣東北部一帶，高空槽持續(xù)影響江西中部以北上空。并且江西地區(qū)T-Td持續(xù)小于等于5 ℃，處于濕區(qū)，南昌本站T-Td在08:00為5 ℃，20:00為1 ℃，說明濕度條件轉(zhuǎn)好，水汽充沛。

2.1.2 700 hPa、850 hPa形勢(shì)分析08:00 700 hPa貴州北部至江西西北部存在弱切變，華東地區(qū)受西南暖濕氣流影響，最大風(fēng)速為10 m/s，華中地區(qū)氣旋明顯；20:00切變位置穩(wěn)定，持續(xù)影響贛西北地區(qū)，贛南西南氣流加強(qiáng)，急流頂端位于浙江杭州，最大風(fēng)速達(dá)20 m/s，南昌位于顯著流線左前方，南昌地區(qū)上空出現(xiàn)較為明顯的風(fēng)速輻散，南昌本站溫度露點(diǎn)差在08:00為2 ℃，20:00為1 ℃，水汽條件較好。

08:00 850 hPa急流位于廣西南部至湖南南部一帶，最大風(fēng)速達(dá)12 m/s，急流頂端位于贛中西部地區(qū)，切變線位于江西與湖北交界處附近；20:00切變線位置略有南移，影響江西西北地區(qū)，急流東移至江西南部、福建中部至浙江北部一帶，最大風(fēng)速維持12 m/s，南昌處于風(fēng)速輻合區(qū)域，南昌本站溫度露點(diǎn)差維持在1℃左右，江西整體位于顯著濕區(qū)，受顯著西南氣流影響。

2.1.3 地面形勢(shì)分析在22日08:00～20:00地面輻合線位置在湖北東南部至湖南北部一線以及江西中部來回?cái)[動(dòng)，并且江西中部以北地區(qū)持續(xù)受倒槽影響，為觸發(fā)贛北地區(qū)的強(qiáng)降水提供了抬升觸發(fā)條件；江西地區(qū)T-Td＜5 ℃，處于顯著濕區(qū)，說明水汽充足，有利于觸發(fā)強(qiáng)降水。

此次過程主要受高空槽東移、中低層西南氣流以及低層切變共同影響，并且有地面輻合線和倒槽相配合。在6月22日08:00～20:00，500 hPa溫度槽與高度槽重疊，有利于系統(tǒng)在江西地區(qū)維持。700 hPa與850 hPa的切變線位置基本重合并且較為穩(wěn)定，持續(xù)存在于贛北附近。江西在中低層受顯著西南氣流影響，500 hPa至850 hPa一致呈現(xiàn)T-Td＜5 ℃的特點(diǎn)，這說明可能出現(xiàn)深厚濕對(duì)流，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生，該層大氣可降水量大，有利于強(qiáng)降水的維持。此次過程高層風(fēng)速較慢，引導(dǎo)氣流不明顯，使各層系統(tǒng)移動(dòng)較慢，有利于強(qiáng)降水長(zhǎng)時(shí)間維持，高層切變線與低層切變線位置相接近，地面輻合線和倒槽位于高空槽及中低層切變線之間，在南昌附近重合，使得南昌地區(qū)的抬升條件較好，配合充足的水汽條件，觸發(fā)了本次的暴雨。

2.2 物理量分析

2.2.1 水汽條件對(duì)22日08:00—23日08:00水汽通量特征及變化分析可發(fā)現(xiàn)，來自孟加拉灣的西南氣流十分強(qiáng)盛，江西地區(qū)持續(xù)處于水汽通量較大區(qū)域(圖1)。22日08:00江西地區(qū)的水汽通量基本達(dá)到10～12 g/(cm·s·hPa)；14—23日08:00，贛西北地區(qū)水汽通量減少，水汽條件減弱；其中14:00～20:00，南昌地區(qū)以南昌縣北部、市轄區(qū)至新建區(qū)南部一線為界，界線以北水汽通量減至4～6 g/(cm·s·hPa)，而界線以南水汽通量仍然維持在12～14 g/(cm·s·hPa)直至23日08:00。與降水14～19:00減弱，20:00至翌日00:00明顯加強(qiáng)并達(dá)到本次過程峰值以及降水較強(qiáng)地區(qū)主要集中在南昌中南部的特征對(duì)應(yīng)。在整個(gè)過程中，孟加拉灣和南海為主要的水汽輸送源地。

圖1 6月22日08:00 850 hPa水汽通量

從22 日08:00—23 日02:00 850 hPa水汽通量散度場(chǎng)可以看出，在22日08:00江西地區(qū)處于水汽通量散度負(fù)值區(qū)，為水汽輻合區(qū)，最大輻合中心強(qiáng)度 為-4×10-8g/(cm2·s·hPa)(圖2)。14:00贛中地區(qū)輻合中心強(qiáng)度維持在-4×10-8g/(cm2·s·hPa)，在贛北地區(qū)出現(xiàn)水汽通量散度正值區(qū)，說明此時(shí)贛北地區(qū)水汽輻合減弱；至20:00江西地區(qū)處于水汽通量散度正值區(qū)，為水汽輻散區(qū)，因在14:00～20:00水汽條件減弱，南昌地區(qū)降水強(qiáng)度減弱。23日02:00～08:00江西地區(qū)水汽通量散度由南向北逐漸再次轉(zhuǎn)為負(fù)值區(qū)，水汽輻合增強(qiáng)，最大輻合中心強(qiáng)度為2×10-8kg/(cm2·s·hPa)，水汽條件再次轉(zhuǎn)好。

圖2 6月23日02:00 850 hPa水汽通量散度

圖3 暴雨預(yù)報(bào)模型

2.2.2 動(dòng)力條件將22日08:00—23日08:00散度場(chǎng)沿116°E作垂直剖面圖，22日08:00及20:00南昌范圍內(nèi)(28°～29°N)整層正負(fù)散度交替出現(xiàn)，低層以正值區(qū)為主，輻合上升條件弱，對(duì)流較弱。22日14:00及23日02:00南昌范圍內(nèi)主要呈現(xiàn)低層為負(fù)值區(qū)，高層為正值區(qū)的特征。其中，22日14:00以400 hPa高度為界，其下為負(fù)散度區(qū)，負(fù)散度中心位于600 hPa左右，其上主要為正散度區(qū)；23日02:00以300 hPa高度為界，其下為負(fù)散度區(qū)，其上主要為正散度區(qū)，并且在400 hPa高度28°N～29°N附近出現(xiàn)了一個(gè)強(qiáng)負(fù)散度中心。與14:00相比，23日02:00的低層輻合上升運(yùn)動(dòng)更為強(qiáng)盛，并且與高層輻散配合，動(dòng)力抬升條件更好。至23日08:00，南昌地區(qū)低層以正值區(qū)為主，對(duì)流減弱。

2.2.3 能量條件分析850 hPa假相當(dāng)位溫的時(shí)空變化和分布發(fā)現(xiàn)，在暴雨過程中，江西持續(xù)處于θse高值區(qū)，θse維持在350 K，說明江西地區(qū)整體的能量條件較好，并且有一東西走向的θse場(chǎng)等值線密集區(qū)(能量鋒區(qū))在安徽北部—浙江北部—上海一線至江西與湖北、安徽邊界處來回?cái)[動(dòng)。22日14:00一條高能舌由湖北及安徽南部延伸幾乎覆蓋整個(gè)江西地區(qū)，這支高能舌頂端與低層急流相聯(lián)系，說明此時(shí)有一股高能、高濕、不穩(wěn)定的暖濕氣流影響江西地區(qū)，為暴雨的發(fā)生提供了能量條件。

3 暴雨預(yù)報(bào)模型的建立

通過對(duì)6月22日暴雨過程的分析與總結(jié)得出，當(dāng)500 hPa華東地區(qū)受一深厚大槽東移影響，溫度槽位置與高度槽相近，有利于系統(tǒng)在江西維持；500 hPa切變線超前于700 hPa和850 hPa切變線，且均呈準(zhǔn)東西走向；南昌附近有地面輻合線和倒槽觸發(fā)對(duì)流，使得輻合上升運(yùn)動(dòng)條件加強(qiáng)；南昌位于西南顯著氣流的左前方，500 hPa以下T-Td≤5 ℃，處于顯著濕區(qū)；高空引導(dǎo)氣流較弱，系統(tǒng)移動(dòng)較慢，有利于強(qiáng)降水長(zhǎng)時(shí)間維持，導(dǎo)致強(qiáng)降水中心落在南昌。因此，建立南昌本地暴雨預(yù)報(bào)模型如圖9所示。在已有的低槽切變靜止鋒型暴雨預(yù)報(bào)模型的基礎(chǔ)上，該模型還體現(xiàn)出地面輻合線和倒槽的位置對(duì)暴雨落區(qū)具有較好的指示意義。

4 結(jié)論

(1)此次過程的短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在22日20:00—23日00:00，強(qiáng)降水主要集中在南昌縣北部、市轄區(qū)至新建區(qū)南部一帶。

(2)此次過程主要受高空槽東移、中低層西南氣流以及低層切變共同影響，高層引導(dǎo)氣流不明顯，各層系統(tǒng)移動(dòng)較慢，高層切變線與低層切變線位置相接近，地面輻合線以及倒槽位于高空槽及中低層切變線之間，良好的抬升條件配合充足的水汽條件，觸發(fā)了本次的暴雨。

(3)南海和孟加拉灣持續(xù)向江西地區(qū)輸送水汽，是此次過程的主要水汽來源地。南昌地區(qū)尤其是新建區(qū)北部以南地區(qū)，水汽輻合強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間維持高值；高能、高濕、不穩(wěn)定的暖濕氣流提供了不穩(wěn)定能量，且低層輻合與高層輻散相配合，上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)。充足的水汽條件、能量條件以及垂直運(yùn)動(dòng)條件均有利于觸發(fā)暴雨。

(4)通過此次過程初步建立適用于南昌本地的暴雨模型。在高空槽東移、西南氣流以及切變線共同影響的環(huán)流背景下，南昌地區(qū)整層濕度較大，地面輻合線及倒槽位于南昌附近，有利于南昌成為強(qiáng)降水中心。